(57)【要約】【課題】高効率の偏光導光板ユニット、それを採用したバックライトユニット、及びディスプレイ装置を提供する。【解決手段】光源１００からの光を案内する導光板２６０と、導光板２６０の前面に対向配置されたものであって、導光板２６０から出射された光を前方に反射させるための傾斜面２２６ｂを有する複数の反射パターン２２６を備えるコリメーティング部材２２０と、複数の反射パターン２２６と導光板２６０との間にそれぞれ設けられたものであって、導光板２６０から入射される光のうち、第１偏光の光を透過させ、第１偏光と垂直な第２偏光の光を反射させる偏光分離層２４０と、を備える偏光導光板ユニットである。【選択図】図２
2007299755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を案内する導光板と、
前記導光板の前面に対向配置されたものであって、前記導光板から出射された光を前方に反射させるための傾斜面を有する複数の反射パターンを備えるコリメーティング部材と、
前記複数の反射パターンと前記導光板との間にそれぞれ設けられたものであって、前記導光板から入射される光のうち、第１偏光の光を透過させ、前記第１偏光と垂直な第２偏光の光を反射させる偏光分離層と、を備えることを特徴とする偏光導光板ユニット。
【請求項２】
前記反射パターンは、多面体形状を有することを特徴とする請求項１に記載の偏光導光板ユニット。
【請求項３】
前記偏光分離層は、屈折率の異なる複数の薄膜層が積層されてなることを特徴とする請求項１に記載の偏光導光板ユニット。
【請求項４】
前記偏光分離層は、屈折率の異なる物質からなる２つの薄膜層が交互に積層された複数の薄膜層から形成されることを特徴とする請求項１に記載の偏光導光板ユニット。
【請求項５】
前記コリメーティング部材は、前記傾斜面の傾斜度を調節することにより、前記傾斜面で全反射されて前記コリメーティング部材の出光面を通じて出射される光と前記出光面の法線とがなす角が、±１０°の範囲になるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の偏光導光板ユニット。
【請求項６】
前記反射パターンは、一次元または二次元のアレイ状に配列されたことを特徴とする請求項１に記載の偏光導光板ユニット。
【請求項７】
前記偏光分離層は、屈折率がｎである物質からなる一つの薄膜層からなり、ｎは、次式を満足することを特徴とする請求項１に記載の偏光導光板ユニット。
ｔａｎ−１（ｎ／ｎｉ）＞９０°−ｓｉｎ−１（１／ｎｉ）
ここで、ｎｉは、前記導光板の屈折率である。
【請求項８】
前記偏光分離層を構成するそれぞれの薄膜層は、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＺｎＳ、ＺｒＯ２、ＣａＦ２、またはＭｇＦ２からなることを特徴とする請求項３に記載の偏光導光板ユニット。
【請求項９】
前記導光板と前記偏光分離層との間に、前記導光板の屈折率よりも低い屈折率を有する物質からなる接着層がさらに備えられることを特徴とする請求項１に記載の偏光導光板ユニット。
【請求項１０】
前記偏光分離層は、屈折率がｎである物質からなる一つの薄膜層からなり、ｎは、次式を満足することを特徴とする請求項９に記載の偏光導光板ユニット。
ｔａｎ−１（ｎ／ｎａ）＞ｓｉｎ−１［（ｎｉ／ｎａ）ｃｏｓ（ｓｉｎ−１（１／ｎｉ））］
ここで、ｎｉは、前記導光板の屈折率であり、ｎａは、前記接着層の屈折率である。
【請求項１１】
前記導光板と前記偏光分離層との間に、前記導光板の屈折率よりも低い屈折率を有する物質からなる接着層がさらに備えられることを特徴とする請求項２に記載の偏光導光板ユニット。
【請求項１２】
光源と、
前記光源からの光を案内する導光板と、
前記導光板の前面に対向配置されたものであって、前記導光板から出射された光を前方に反射させるための傾斜面を有する複数の反射パターンを備えるコリメーティング部材と、
前記複数の反射パターンと前記導光板との間にそれぞれ設けられたものであって、前記導光板から入射される光のうち、第１偏光の光を透過させ、前記第１偏光と垂直な第２偏光の光を反射させる偏光分離層と、
前記導光板の側部に配置された反射板と、を備えることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項１３】
前記偏光分離層は、屈折率の異なる複数の薄膜層が積層されてなることを特徴とする請求項１２に記載のバックライトユニット。
【請求項１４】
前記偏光分離層は、屈折率の異なる物質からなる２つの薄膜層が交互に積層された複数の薄膜層から形成されることを特徴とする請求項１２に記載のバックライトユニット。
【請求項１５】
前記コリメーティング部材は、前記傾斜面の傾斜度を調節することにより、前記傾斜面で全反射されて前記コリメーティング部材の出光面を通じて出射される光と前記出光面の法線とがなす角が、±１０°の範囲になるように形成されていることを特徴とする請求項１２に記載のバックライトユニット。
【請求項１６】
前記反射パターンは、一次元または二次元のアレイ状に配列されたことを特徴とする請求項１２に記載のバックライトユニット。
【請求項１７】
前記反射板と前記導光板との間には、第１偏光転換部材がさらに備えられていることを特徴とする請求項１２に記載のバックライトユニット。
【請求項１８】
前記第１偏光転換部材は、１／４波長板であることを特徴とする請求項１７に記載のバックライトユニット。
【請求項１９】
前記導光板の背面に第２偏光転換部材がさらに備えられていることを特徴とする請求項１２に記載のバックライトユニット。
【請求項２０】
前記偏光分離層を構成するそれぞれの薄膜層は、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＺｎＳ、ＺｒＯ２、ＣａＦ２、又はＭｇＦ２からなることを特徴とする請求項１３に記載のバックライトユニット。
【請求項２１】
前記導光板と前記偏光分離層との間には、前記導光板の屈折率よりも低い屈折率を有する物質からなる接着層がさらに備えられることを特徴とする請求項１２に記載のバックライトユニット。
【請求項２２】
請求項１２に記載のバックライトユニットと、
前記バックライトユニットから出射された光を利用して映像を形成するディスプレイパネルと、を備えることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２３】
請求項２１に記載のバックライトユニットと、
前記バックライトユニットから出射された光を利用して映像を形成するディスプレイパネルと、を備えることを特徴とするディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光性能が改善されて、光効率の向上した偏光導光板ユニット、それを採用したバックライトユニット、及びディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
平板ディスプレイ装置には、それ自体が発光して画像を形成する発光型装置と、外部から光を受けて画像を形成する受光型装置とがある。例えば、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ；ＬＣＤ）は、受光型平板ディスプレイ装置である。したがって、ＬＣＤは、別途の光源、例えば、バックライトユニットのような照明装置を必要とする。
【０００３】
現在のＬＣＤは、光源から放出される総光量の約５％のみを画像形成に利用している。このような低い光利用効率は、ＬＣＤ内の偏光板及びカラーフィルタでの光吸収に起因する。ＬＣＤは、電界生成電極がそれぞれ形成されている二つの基板を、二つの電極が形成されている面が対向するように配置し、二つの基板の間に液晶物質を注入して製作され、二つの電極に電圧を印加して生成される電場により液晶分子を動かすことによって、液晶分子の状態によって変わる透光率により画像を表現する装置である。すなわち、ＬＣＤは、通過する直線偏光の偏光方向を変化させることによって光を通過または遮断するシャッタの機能を有するものであるので、一方向に直線偏光された光のみを使用し、このために、ＬＣＤの両面に偏光板が備えられる。このように、ＬＣＤの両面に配置される偏光板は、一方向に偏光された光は透過させ、他方向に偏光された光は吸収する吸収型偏光板であって、入射光の約５０％を吸収するため、ＬＣＤの低い光利用効率の最大の原因となる。
【０００４】
このような問題を改善するために、吸収型偏光板を代替するか、あるいは偏光板に入射する大部分の光を、ＬＣＤの背面に配置された背面偏光板の偏光方向と同じ偏光方向のみを有するように変換させて光利用効率を向上させようとする研究が活発に行われている。例えば、導光板の上面に、ＤＢＥＦ（Ｄｕａｌ  Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｆｉｌｍ）のような多層構造の反射型偏光フィルムを付着して、ＬＣＤの光利用効率を向上させうる。しかし、前記別途の反射型偏光フィルムは、高価であり、さらに、具体的な偏光変換手段の不在によって、光利用効率の向上には限界がある。したがって、自体的に偏光分離及び変換機能を行う偏光導光板についての集中的な研究が求められている。
【０００５】
図１は、従来の偏光バックライトユニットの構造を示す断面図である。図１に示すように、従来の偏光バックライトユニットは、線形の光源であるランプＬと、ランプＬを覆っている銀箔シートＲとが導光板１の一側面に配置されている。導光板１の下面４には、偏光転換部材１５が配置されており、偏光分離板８が導光板１の出射面３と対向するように配置されている。また、プリズムシート１０が偏光分離板８と対向するように配置されている。
【０００６】
導光板１は、入射面２を通じて入射される光源Ｌからの光を面光源に変えて、出射面３に出射させ、このとき、導光板１の上部に設けられた偏光分離板８は、特定の偏光の光のみを分離出射させる役割を果たす。また、前記特定の偏光以外の光は、偏光転換部材１５により偏光方向が変換されて、光利用効率が改善される構造になる。しかし、前記偏光分離板８は、屈折率と入射角との関係により、特定の偏光を分離するものであって、垂直出射のための構造を備えていない。したがって、多様な出射角を有して、光が出射され、光を垂直出射させるための別途のプリズムシート１０が必要であり、また、導光板１に一体に製作されないという短所がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、偏光性能が改善されて、光効率の向上した偏光導光板ユニット、それを採用したバックライトユニット、及びディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を解決するための本発明の実施形態に係る偏光導光板ユニットは、光源からの光を案内する導光板と、前記導光板の前面に対向配置されたものであって、前記導光板から出射された光を前方に反射させるための傾斜面を有する複数の反射パターンを備えるコリメーティング部材と、前記複数の反射パターンと前記導光板との間それぞれに設けられたものであって、前記導光板から入射される光のうち、第１偏光の光を透過させ、前記第１偏光と垂直な第２偏光の光を反射させる偏光分離層と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の実施形態に係るバックライトユニットは、光源と、前記光源からの光を案内する導光板と、前記導光板の前面に対向配置されたものであって、前記導光板から出射された光を前方に反射させるための傾斜面を有する複数の反射パターンを備えるコリメーティング部材と、前記複数の反射パターンと前記導光板との間にそれぞれ設けられたものであって、前記導光板から入射される光のうち、第１偏光の光を透過させ、前記第１偏光と垂直な第２偏光の光を反射させる偏光分離層と、前記導光板の側部に配置された反射板と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の実施形態によるディスプレイ装置は、光源と、前記光源からの光を案内する導光板と、前記導光板の前面に対向配置されたものであって、前記導光板から出射された光を前方に反射させるための傾斜面を有する複数の反射パターンを備えるコリメーティング部材と、前記複数の反射パターンと前記導光板との間にそれぞれ設けられたものであって、前記導光板から入射される光のうち、第１偏光の光を透過させ、前記第１偏光と垂直な第２偏光の光を反射させる偏光分離層と、前記導光板の側部に配置された反射板と、を備えるバックライトユニットと、前記バックライトユニットから出射された光を利用して映像を形成するディスプレイパネルと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の偏光導光板ユニットは、偏光効率が改善され、垂直出射光量が増加する構造を有する。したがって、本発明の実施形態によるバックライトユニットは、光利用効率が高く、ディスプレイ装置に応用されたとき、輝度又はコントラスト比のような画像の特性が改善されるという長所があり、また、光の垂直出射のための構造が導光板に一体に製作されうるので、さらに簡便な構造となるという長所がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付された図面を参照して、本発明の望ましい実施形態に係るバックライトユニット及びそれを採用したディスプレイ装置を詳細に説明する。しかし、以下で例示される実施形態は、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明を当業者に説明するために提供されるものである。以下の図面で同じ参照符号は、同じ構成要素を示し、図面上で各構成要素のサイズは、説明の明瞭性及び便宜のために誇張されて示されうる。
【００１３】
図２は、本発明の一実施形態に係る偏光導光板ユニット及びそれを採用したバックライトユニットを示す断面図である。図２に示すように、バックライトユニットは、光源１００と、光源１００から照射された無偏光の光を直線偏光させて出射させる偏光導光板ユニット２００とを備える。
【００１４】
光源１００としては、例えば、ＣＣＦＬ（Ｃｏｌｄ  Ｃａｔｈｏｄ  Ｆｌｕｒｅｓｃｅｎｔ  Ｌａｍｐ）のような線光源またはＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）のような点光源が使用されうる。
【００１５】
偏光導光板ユニット２００は、光源１００からの光をガイドする導光板２６０と、導光板２６０の上部に設けられたコリメーティング部材２２０と、導光板２６０とコリメーティング部材２２０との間に配置されて、導光板２６０から出射された光をその偏光成分によって分離する偏光分離層２４０と、を備える。
【００１６】
導光板２６０は、第１入光面２６０ａ及び第１出光面（前面）２６０ｂを備えており、光源１００からの光は、第１入光面２６０ａを通じて入射され、第２出光面２６０ｂを通じて出射される。導光板２６０は、入射光を透過させうる透明材質から構成され、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）またはＰＣ（ポリカーボネート）のような光学的等方性材料を使用することができる。
【００１７】
コリメーティング部材２２０は、導光板２６０から出射された光を上部に反射させるための反射パターン２２６を備え、反射パターン２２６は、傾斜面２２６ｂを有する。コリメーティング部材２００は、例えば、基板２２３と、基板２２３上に形成された複数の反射パターン２２６とを備え、反射パターン２２６が導光板２６０に対向するように配置される。基板２２３は、光が出射される第２出光面２２３ａを有し、反射パターン２２６は、第１出光面２６０ｂから出射された光が入射される第２入光面２２６ａと、前記入射された光を全反射させて、第２出光面２２３ａ側に向わせる傾斜面２２６ｂとを有する。反射パターン２２６は、例えば、多面体状のパターンとなりうる。傾斜面２２６ｂは、第２出光面２２３ａに出射される光を、第２出光面２２３ａと垂直になる方向にコリメーティングさせる役割を果たす。すなわち、傾斜面２２６ｂの傾斜度を調節して、光がコリメーティングされる方向を調節できる。このとき、傾斜面２２６ｂの傾斜度は、傾斜面２２６ｂで全反射されて、第２出光面２２３ａを通じて出射される光と第２出光面２２３ａの法線とがなす角が、約±１０°の範囲内にあるように形成されることが望ましい。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、コリメーティング部材２２０は、反射パターン２２６が１次元アレイで配置されるか、または２次元アレイで配置されうる。
【００１８】
偏光分離層２４０は、複数の第１出光面２６０ｂと第２入光面２２６ａとの間にそれぞれ配置され、屈折率の異なる材質からなる複数の薄膜層から形成されて、第２入光面２２６ａを通じて入射される光のうち、第１偏光の光は透過させ、第１偏光と直交する第２偏光の光は反射させる役割を果たす。ここで、第１偏光は、例えば、水平偏光（Ｐ偏光）であり、第２偏光は、垂直偏光（Ｓ偏光）でありうる。偏光分離層２４０が入射された光に対して偏光を分離する原理については後述する。
【００１９】
導光板２６０と偏光分離層２４０との間には、接着層２８０がさらに設けられうる。接着層２８０の屈折率は、導光板２６０の屈折率よりも小さい屈折率を有することが望ましい。この場合、第１出光面２６０ｂから出射される光のうち、臨界角よりも小さい入射角を有する光のみが接着層２８０に透過されるので、傾斜面２２６ｂに入射する光の入射角の分布が小さくなる。これにより、傾斜面２２６ｂで反射されて第２出光面２２３ａに出射される光の各分布が小さくなりうる。
【００２０】
導光板２６０の第１入光面２６０ａと対向する面側の側部には、導光板２６０と接着層２８０との境界で全反射された光、及び偏光分離層２４０で反射された偏光を再び導光板２６０の内部に反射させる反射板３１０がさらに備えられうる。反射板３１０により反射された光は、光路の一部が変更されて、導光板２６０の内部に伝播した後に接着層２８０を透過することができる。
【００２１】
反射板３１０と導光板２６０との間には、第１偏光転換部材３３０がさらに備えられてもよい。この場合、偏光分離層２４０を透過できずに反射されたＳ偏光の光が、Ｐ偏光の光に切り換わって、偏光分離層２４０を透過する。偏光への切り換えを容易にするために、第２偏光転換部材３５０が第１出光面２６０ｂに対向する面に配置されてもよい。第１偏光転換部材３３０及び第２偏光転換部材３５０は、例えば、異方性材質からなる１／４波長板でありうる。第１偏光転換部材３３０及び第２偏光転換部材３５０は、二つのうち一つのみを備えることが望ましい。
【００２２】
図４は、図２の実施形態による偏光導光板ユニット２００で、偏光分離層２４０の構造と、偏光分離層２４０で光を偏光方向によって分離する過程とを示す図面である。図４に示すように、偏光分離層２４０は、屈折率がｎｉである導光板２６０と、屈折率がｎａである接着層２８０とが順次積層された上に、屈折率がそれぞれｎ１〜ｎ５である第１層２４１〜第５層２４５の薄膜が積層されてなる。光路について具体的に説明する。まず、導光板２６０を経て接着層２８０に進みうる光の入射角θｉの分布を説明すれば、（１）式の通りである。
【００２３】
９０°−θｃ１＝９０°−ｓｉｎ−１（１／ｎｉ）＜θｉ＜θｃ２＝ｓｉｎ−１（ｎａ／ｎｉ）…（１）
ここで、θｃ１は、屈折率がｎｉである導光板２６０から、屈折率が１である空気層に光が進むときに全反射が起こる臨界角であって、光源１００から空気層を経て、屈折率がｎｉである導光板２６０に光が進むときには、導光板２６０に入射された角θＬの最大値となり、したがって、第１出光面２６０ｂでは、９０°−θｃ１が接着層２８０に向う最小の入射角となる。また、θｃ２は、導光板２６０から接着層２８０に進むときに全反射が起こる臨界角であって、接着層２８０に進みうる入射角の最大値となる。数式（１）の入射角の分布及びスネルの法則に基づいて、第１層〜第５層の境界面２４１ａ〜２４５ａでの入射角θ１〜θ５が定められる。このような入射角θ１〜θ５が、各層の境界面２４１ａ〜２４５ａでのブリュースター角θＢ１〜θＢ５に該当すれば、Ｓ偏光の光が反射され、Ｐ偏光の光は透過される。ブリュースター角は、屈折率ｎ１である媒質から屈折率ｎ２である媒質に光が進行する場合、ｔａｎ−１（ｎ２／ｎ１）と定義され、各層の境界面２４１ａ〜２４５ａで偏光分離が起こるためには、入射角θ１〜θ５の範囲は、ブリュースター角θＢ１〜θＢ５を含むように設計されねばならない。
【００２４】
例えば、ｎ１がｎ２より大きいとして、光が屈折率の大きい媒質ｎ１から小さい媒質ｎ２に進む第２層の境界面２４２ａで、入射角θ２の範囲がブリュースター角θＢ２を含むと仮定する。第２層の境界面２４２ａを透過した角θ３は、屈折率ｎ３である第３層２４３への入射角となり、入射角θ２よりも大きい値となる。一方、第３層の境界面２４３ａでも、入射角θ３がブリュースター角θＢ３を含むためには、境界面２４３ａでのブリュースター角θＢ３は、第１層の境界面２４２ａでのブリュースター角θＢ２よりも大きくなることが望ましい。したがって、ｎ３は、ｎ２よりも相対的に大きい値になることが望ましい。このような原理によって、複数の薄膜層から構成された場合、屈折率の相対的に大きい物質と相対的に小さい物質とが交互積層された形態になることが望ましい。
【００２５】
偏光分離層２４０をなす薄膜は、可視光領域で透明な薄膜であれば使用可能であり、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＺｎＳ、ＺｒＯ２、ＣａＦ２、ＭｇＦ２のような物質が使用されうる。
【００２６】
導光板２６０及び接着層２８０の屈折率が、それぞれ１．５９、１．４５であり、偏光分離層２４０が、屈折率２．３５及び１．６３である二つの材質が交互積層された場合、前記θｉの範囲は、（１）式により５１．０３°＜θｉ＜６５．７８°となる。
【００２７】
表１は、前記θｉの範囲によって、各境界面２４１ａ〜２４５ａで入射角θ１〜θ５の範囲及びブリュースター角θＢ１〜θＢ５を計算したものである。
【００２８】
【表１】
2007299755.tif 000003
【００２９】
表１を参照すれば、第２境界面２４２ａ〜第５境界面２４５ａでの入射角θ２〜θ５の範囲は、ブリュースター角θＢ１〜θＢ５を含んでいる。第１境界面２４１ａでの入射角θ１は、ブリュースター角θＢ１を含んでいないが、例えば、接着層２８０の屈折率を１．４５よりも大きくして、入射角θ１の範囲にブリュースター角θＢ１を含ませうるということが分かる。各境界面２４１ａ〜２４５ａでの入射角θ１〜θ５がブリュースター角θＢ１〜θＢ５に該当する場合、垂直偏光（Ｓ偏光）の透過率は、最小値０になるので、入射光のうち、一定の部分のＳ偏光は透光されずに反射され、水平偏光（Ｐ偏光）のみが透光される。また、入射角θ１〜θ５が、ブリュースター角θＢ１〜θＢ５から逸脱することによって、Ｓ偏光の透光率が漸進的に上昇するので、全体的にＳ偏光の少量のみが次の層に進む。このような過程は、境界面２４１ａ〜２４５ａで繰り返され、Ｓ偏光は、各層の境界面で繰り返され続けて、Ｐ偏光成分の光が分離されて、偏光分離層２４０を通過する。各層の境界面２４１ａ〜２４５ａで反射された光は、主にＳ偏光になるが、一部のＰ偏光も含む。入射角θ１〜θ５がブリュースター角に該当する場合、Ｐ偏光が全部透過されるが、入射角がブリュースター角θＢ１〜θＢ５から逸脱することによって、Ｐ偏光の透光量も少しずつ減る。このように反射されたＰ偏光の光は、導光板２６０を進み、偏光分離層２４０を透過できる入射角に変わって、偏光分離層２４０を通過する。Ｓ偏光は、導光板２６０の内部を進む間に、偏光が変わりうる。導光板２６０は、光学的等方性材質から形成されるが、一般的に、等方性材質であるとしても、偏光方向によって屈折率が完全に同じではないためである。または、偏光が、偏光転換部材３３０，３５０によりＰ偏光に変わって、再び偏光分離層２４０を通過できる。
【００３０】
図５は、図２の実施形態による偏光導光板ユニットから出射される光のＳ偏光及びＰ偏光の入射角に対する透過率を示すグラフである。グラフは、波長５５０ｎｍである光に関する。グラフを参照すれば、入射角６４°でＰ偏光の透光率は、最大値１００％を表し、これを逸脱することによって少しずつ低下するということが分かる。また、Ｓ偏光の透光率は、入射角の全範囲で約５％未満と低いため、全体的に見ると、偏光分離効率が非常に高いということが分かる。
【００３１】
図６は、図２の実施形態による偏光導光板ユニットから出射される光のＳ偏光及びＰ偏光の波長に対する透光率を示すグラフである。実線で表示されたものは、入射角６４°である場合であり、点線で表示されたものは、５４°、７４°である場合である。グラフを参照すれば、Ｐ偏光の透光率は、全範囲で約９０％以上であり、Ｓ偏光の透光率は、波長範囲が４５０ｎｍ〜７００ｎｍである可視光領域の大部分で約２０％以下と表れている。
【００３２】
偏光分離層２４０を構成する層の数が多いほど、偏光分離が複数の境界面で反復的に行われるので、一般的に、偏光分離効率は向上すると言える。それだけでなく、入射角の分布を考慮して、ブリュースター角が最適に設計されるように、各層の屈折率を選択することによっても偏光分離効率を向上させうる。
【００３３】
偏光分離層は、単層の薄膜から構成されてもよい。図７Ａ及び図７Ｂは、単層の薄膜からなる偏光分離層２４７，２４９であって、それぞれ接着層２８０を備えていない場合と備えた場合とを示す。図７Ａに示すように、光源１００から導光板２６０に入射された角θＬの最大値が、ｓｉｎ−１（１／ｎｉ）であるので、偏光分離層２４７に入射する光の入射角θの分布は、９０°−ｓｉｎ−１（１／ｎｉ）＜θ＜９０°となる。したがって、前記範囲にブリュースター角が含まれるように、偏光分離層２４７の屈折率ｎは、（２）式のようにすることが望ましい。
【００３４】
ｔａｎ−１（ｎ／ｎｉ）＞９０°−ｓｉｎ−１（１／ｎｉ）…（２）
図７Ｂに示すように、接着層２８０に入射する光の入射角θｉの分布は、図４で説明したように、（１）式と同じである。これにより、偏光分離層２４９に入射する光の入射角θの分布は、ｓｉｎ−１［（ｎｉ／ｎａ）ｃｏｓ（ｓｉｎ−１（１／ｎｉ））］＜θ＜９０°になるので、前記範囲にブリュースター角が含まれるように、偏光分離層２４９の屈折率ｎは、（３）式のようにすることが望ましい。
【００３５】
ｔａｎ−１（ｎ／ｎａ）＞ｓｉｎ−１［（ｎｉ／ｎａ）ｃｏｓ（ｓｉｎ−１（１／ｎｉ））］…（３）
図８は、本発明の一実施形態によるディスプレイ装置を示す概略図である。図８に示すように、ディスプレイ装置は、本発明の実施形態による偏光導光板ユニットを採用したバックライトユニット４００及びディスプレイパネル５００を備える。ディスプレイパネル５００は、例えば、液晶パネルでありうる。ディスプレイパネル５００の上部に拡散板６００をさらに備えうる。バックライトユニット４００から偏光された光をディスプレイパネル６００に垂直の方向に出射させる原理については前述したので、ここではその詳細な説明を省略する。ディスプレイパネル５００は、バックライトユニット４００から出射された光を利用して映像を形成し、拡散板６００は、ディスプレイパネル５００を通じて形成された映像に対して、視野角の確保のために、光の拡散に使用される。
【００３６】
上記の実施形態は、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能である。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲内で決まらねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、平板ディスプレイ装置に関連した技術分野に好適に適用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】従来の偏光バックライトユニットを示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による偏光導光板ユニット及びそれを採用したバックライトユニットを示す断面図である。
【図３Ａ】図２のコリメーティング部材の実施形態を示す斜視図である。
【図３Ｂ】図２のコリメーティング部材の実施形態を示す斜視図である。
【図４】図２の偏光分離層の構造及び偏光が分離される過程を示す図面である。
【図５】図２の実施形態による偏光導光板ユニットから出射される光のＳ偏光及びＰ偏光の入射角に対する透過率を示すグラフである。
【図６】図２の実施形態による偏光導光板ユニットから出射される光のＳ偏光及びＰ偏光の波長に対する透過率を示すグラフである。
【図７Ａ】本発明の他の実施形態による偏光導光板ユニットを示す断面図である。
【図７Ｂ】本発明の他の実施形態による偏光導光板ユニットを示す断面図である。
【図８】本発明の一実施形態によるディスプレイ装置を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１００    光源、
２００    偏光導光板ユニット、
２２０    コリメーティング部材、
２２３    基板、
２２３ａ    第２出光面、
２２６    反射パターン、
２２６ａ    第２入光面、
２２６ｂ    傾斜面、
２４０    偏光分離層、
２６０    導光板、
２６０ａ    第１入光面、
２６０ｂ    第１出光面、
２８０    接着層、
３１０    反射板、
３３０    第１偏光転換部材、
３５０    第２偏光転換部材、
４００    バックライトユニット。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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